试析大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术

一、大型铸钢节点与无缝钢管焊接的技术难点

大型铸钢节点与无缝钢管焊接时存在的技术难点主要体现在两个方面，一方面是热影响区的控制问题，另一方面是焊接变形的预防和控制问题。

热影响区的控制问题：在大型铸钢节点与无缝钢管的焊接过程中，热影响区由于受到焊接热循环的影响，其微观结构和力学性能会发生变化，可能导致局部硬化或软化，从而影响焊接接头的整体性能。特别是在大型铸钢节点的焊接中，由于节点尺寸大，热量输入多，使得热影响区的控制尤为困难。不当的热输入控制可能引起裂纹的产生，降低结构的承载能力和使用寿命。

焊接变形的预防与控制：焊接变形是大型铸钢节点与无缝钢管焊接过程中另一个常见的问题。由于焊接过程中局部高温引起的不均匀热膨胀和冷却收缩，会导致焊件产生扭曲、弯曲或翘曲等变形现象。这些变形不仅会影响结构的装配质量和外观，还可能对结构的功能性造成不利影响。

二、大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术的应用要点

（一）焊接构件组对

在进行大型铸钢节点与无缝钢管焊接的正式焊接工作之前，必须确保焊接构件的组对工作顺利完成，对于铸钢件接头的坡口内壁，需要彻底清除15~20mm范围内的锈蚀和污物，同时将不平整的地方打磨平整。在完成这些准备工作之后，进行组对时需使用同心度仪以及其他专用工具对焊接构件的同心度和曲率过渡线进行仔细的核对和检查，以确保所有参数都符合焊接要求后，进行组对定位，为正式焊接做好准备。

（二）焊接前的防护和清理

在大多数情况下，大型铸钢节点与无缝钢管的焊接作业通常需要在高空环境中进行。为了确保焊接作业的安全性，必须提前搭建一个稳固可靠的操作平台，并且在正式进行焊接作业前，需要对这个平台进行仔细的检查，以确保其安全性和稳定性。此外，焊接部位需要使用彩条布或者防护帆布来搭建防风和防雨的设施，以保证焊接环境的稳定。在进行定位焊时，起焊段和收弧处必须使用角向磨光机仔细修磨，形成平缓的坡度，以确保焊接质量。焊接过程中，需要分段进行检查，以确认焊接部位没有出现未熔合、裂纹、气孔等焊接缺陷。最后，在焊接完成后，必须彻底清除焊接区域的飞溅物和粉尘，以确保焊接表面的清洁和焊接质量。

（三）做好焊接前的预热工作

在进行大型铸钢节点与无缝钢管的焊接作业时，为了能够有效地解决热影响区的控制问题，并且进一步提升焊接作业的质量，必须在正式焊接之前，开展焊接前的预热工作。通过预热措施，可以有效地消除焊接区域由于骤冷骤热而产生的温度差异，同时也有助于排除焊接材料中可能含有的水分。此外，预热还可以减缓焊接开始时层温度的散失速度，并且推迟因温度变化导致的收缩现象发生的时间。在进行预热时，应该沿着焊缝的中心两侧，大约100mm的范围内进行全位置的均匀加热，以确保焊接过程的安全性和焊接质量。当预热温度达到预定的温度值之后，需要保持恒温状态大约20~30分钟，以确保焊接区域的温度均匀分布。温度的测试工作应该在距离坡口80~100mm的位置，使用远红外温度计来进行。在加热过程中，必须确保热量是均匀地绕着管体进行传递，以提升待焊接构件预热的均匀性。

（四）严控正式焊接的顺序

为有效降低焊接的难度，提升焊接质量，同时控制焊接变形。在正式焊接时需严格按照先从根部开始打底焊、再焊接填充层、最后焊接面层的焊接顺序进行焊接。

1.根部打底焊接

从焊接口最低处中心线约10mm的位置起弧，逐步焊接到管口的最高处，先完成半个焊口的封底工作，另外半个焊口，在焊接前需提前将前半部分起始焊接处和收尾焊接处打磨成缓坡状后，再从前半部分焊缝上起弧后，焊接到前半部分焊缝上完成收弧。在大型铸钢节点与无缝钢管根部焊接时，封底焊接焊肉的厚度应控制在3~3.5mm之间，以便为清渣和填充层焊接提供良好的条件。

2.填充层焊接

在进行大型铸钢节点与无缝钢管填充层焊接时，要尽量减小正在焊接层次和已经焊接完成层次的温度，以保证焊头能够从压应力状态，缓慢过渡到拉应力控制，以最大限度上减少冷热裂缝的出现。填充层焊接前，需保证打底层焊缝的清渣工作全部完成，走焊时采用“麻花状”方式，仰焊处宜采用小直径焊条进行焊接，随着焊接高度的增加，逐步提升电流。平焊位置需采用大电流焊接，平焊和仰焊连接处的过渡位置需稍作停顿，为焊缝金属和母材的相互熔合提供充裕的时间。焊接到快要接近盖面位置，应适当留出1.5~2.0mm之间的坡口深度，以便为下一步面层焊接提供良好的条件。

3.面层焊接

在大型铸钢节点与无缝钢管焊接时，面层焊接质量直接关系到焊接接头的美观性和整条焊缝的应力强度。因此，在实际焊接操作时，需严格按照确定好的焊接工艺控制好每个细节，若大型铸钢节点与无缝钢管水平固定口的宽幅低于焊接直径的20%~25%，此时不宜采用多道面缝，但对垂直和斜固定口位置，在焊接时必须采取多层多道焊接方式，此种焊接方式利于更好地控制线能量的增加，利于更好的大型铸钢节点与无缝钢管焊接质量和美观性。

三、控制焊接变形的方法

大型铸钢节点与无缝钢管焊接时，有效控制焊接变形是确保结构质量和安全性的关键，为有效控制焊接变形，需严控以下几点：

1.合理设计焊接顺序

焊接顺序对焊接变形有显著影响。应遵循“先焊短缝、后焊长缝，先焊刚性大的焊缝、后焊刚性小的焊缝”的原则。通过合理安排焊接顺序，可以平衡焊接过程中的热量分布，减少整体结构的残余应力和变形。

2.使用适当的焊接工艺

为有效防控焊接变形，在实际焊接操作时宜采用分段退焊法或交错焊接法，以分散焊接热量，降低局部温度梯度，从而减小焊接变形。

3.预热和层间温度控制

对于异种材质焊接，如G20Mn5铸钢件与Q345B无缝钢管的焊接，需要进行适当的预热处理。预热可以降低焊接区的冷却速度，减少淬硬组织的形成，同时有助于氢的逸出，降低产生裂纹的倾向。通过将层间温度控制在合理范围内，可避免过高或过低的温度导致焊缝性能下降或变形增大。

4.焊后处理

焊接完成后，应对焊缝进行清理和检查，去除焊渣和飞溅物。根据需要进行热处理或机械矫正等后处理措施，以进一步消除焊接应力和变形。

四、结语

综上所述，结合理论实践，分析了大型铸钢节点与无缝钢管焊接技术，分析结果表明，铸钢节点与无缝钢管属于异种钢焊接，其焊接难度较大。由于两种材料的热膨胀系数和力学性能差异较大，焊接过程中容易产生应力集中和裂纹。为有效解决这一问题，在实际焊接操作中，需切实做好焊接前的各项准备工作，并按照先从根部开始打底焊、再焊接填充层、最后焊接面层的焊接顺序进行焊接，同时加强对焊接变形的控制，利于有效提升焊接质量，确保焊接接头的质量和结构的可靠性。

文章来源：  《产品可靠性报告》   https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html